Căldura și metodele de transmitere a acesteia - studopediya

Conceptul de căldură. Purtătorii de căldură (apă, abur, gaze de ardere, aer, etc.), precum și toate corpurile sunt compuse din molecule care efectuează mișcarea aleatorie. Această mișcare se numește mișcare termică, iar energia acestei mișcări - energia internă a corpului. Cu cat corpul tempera-tur, cu atât mai mult energia sa internă.

Dacă două corpuri cu temperaturi diferite sunt aduse în contact, energia internă a unui corp fierbinte este transmis în mod spontan mai puțin corp fierbinte. Procesul de transfer a energiei interne se numește schimbul de căldură. și cantitatea de transmis (primit) energia internă - căldură. Cantitatea de căldură este direct proporțională cu diferența de temperatură dintre corpurile, și depinde de natura procesului de transfer de căldură.

Următoarele tipuri de transfer de căldură: radiație, conducție și convecție.

Radiație (căldură radiantă), - o transmitere a energiei interne a corpului cald sub forma fluxului de energie electromagnetică. Iradierea corp rece energia electromagnetică este transformată în energie termică și temperatura corpului creste. transfer de căldură radiativ este primar de transfer de căldură în focarele cazanelor. Din produsele de ardere fierbinți (temperatura lor este de 1400-1700 0 C) per m 2 a peretelui focarului valoarea fluxului termic scade în 100 - 300 kW. Pentru a crea un astfel de flux radiant să fie localizat la 1000 la 3000 de becuri de 100 watt m 2 pe o suprafață fiecare și le încorporează simultan. În alte dispozitive, centrale termice rolul de transfer termic radiativ este mai puțin vizibilă.

Densitatea apei este de 1000 kg / m 3. Conductivitatea termică este de 80 de ori mai mic, iar conductivitatea termică a fost de 15 ori mai mare decât conductivitatea termică a vatei minerale. De aceea umectat materiale poroase au o conductivitate termică mai mare decât uscat.

Convecția (căldură convectiv) - este transferul fluxului de căldură al produselor de ardere, aerul sau apa de la o zonă la alta. În cazul în care fluxul fierbinte în contact cu o suprafață rece, se încălzește și se răcește. Dacă temperatura suprafeței peretelui deasupra temperaturii de tur a peretelui este răcit, iar curentul este corpul încălzit.

Intensitatea transferului de căldură prin convecție este proporțională cu debitul: debitul mai rapid, și cu atât mai mult este răcită sau încălzită. De exemplu, fereastra de rame călăfătui și sunt ambalate pentru a reduce rata de transfer de căldură convectiv. Într-un pat fix de convecție de aer este absent, iar căldura este transmisă prin conductivitatea ferestrei.

Sistemele de încălzire în răspândirea de căldură în același timp, a implicat tot felul de transfer de căldură. De exemplu, fluxul de apă caldă în radiatorul dă încălzi peretele interior al radiatorului prin convecție. transfer de căldură radiativă în lichide este absent. Prin peretele radiatorului de căldură se extinde conductivitate. Prin căldură având în vedere distanța de la suprafața exterioară a radiatorului, în principal prin convecție și este mult mai puțin radiații. Dacă temperatura apei la intrarea în radiator de fier este de 95 0 C, la ieșirea 70 0 C, iar temperatura de 18 0 C, apoi 1 m 2 a radiatorului în aer este de 435 kcal / h de căldură. În acest caz, trebuie să treacă prin radiator 17,4 kg / h de apă, ceea ce corespunde unei anumite viteze de apă.

Unități de căldură. Conform legii de conservare a energiei de căldură dispare și se transformă în alte forme de energie: mecanice, chimice, electrice, electromagnetice.

Deoarece cantitativ toate energiile sunt egale, atunci toate acestea, inclusiv termic, măsurată în aceeași cantitate fizică -. Joule J. Această unitate măsoară cantitatea de energie inclusă în sistemul internațional de unități ale mărimilor fizice cu abreviat SI. Împreună cu sistemul de operare a spus un sistem vechi unități de sistem metric temporar gravitaționale, în care căldura este măsurată vkal, locul de muncă kgm cai putere și Tues. rezistență în KGF (kilogram-forță) și altele.

conexiune Joule cu următorul conținut caloric:

Din moment ce aceste unități sunt foarte mici, multipli lor (kilo, mega, Giga-calorii, GJ) se aplică:

1 = 10 kcal 3 cal; 1Mkal = 10 iunie cal; 1Gkal = 10 septembrie CAL.

Valoarea ilogice specificată este folosită kJ, MJ și GJ.

Unitatea de putere este 1W SI = 1J / secundă. Multiplilor utilizate tot mai mult de 1 kW și 1 MW.

În condiții moderne, cantitatea de (unități de ieșire a căldurii și a consumului de energie termică) de căldură este adesea exprimată în kcal / h iGkal / h. și puterea termică în kW iMVt. Pentru trecerea de la cantitatea de energie termică la ieșire cantitatea de căldură de căldură trebuie să fie înmulțită cu un factor de 1163. De exemplu:

860 kcal / h x 1,163 = 1kW; 1Gkal / h x 1,163 = 1,163 MW MW

Q. Cantitatea de căldură care este necesară pentru a aduce, de exemplu, apă sau aer, pentru a le încălzi la temperatura T1 la t 2 poate fi determinată prin formula:

unde C - capacitatea termică egală cu: Apa - 1,0 kcal / kg · deg, aer - 0,3 Kcal / m 3 °;

V - Consumul de apă în kg / h sau aer în m3 / h;

t1, t2 - temperatura inițială și finală a lichidului de răcire, 0 C.

Parametrii de stare purtători de căldură. Prin încălzirea sau răcirea starea modificărilor lichidului de răcire și controlul acestuia sunt folosite, în general, parametri cum ar fi temperatura absolută și presiunea absolută.

Temperatura absolută. Temperatura caracterizează gradul de încălzire a corpului și este o indicație a intensității medii a mișcării moleculare. Atunci când corpul este încălzit intensitatea moleculelor crește și după răcire - este redusă. starea corpului când este răcit atunci când moleculele sale sunt fixe, caracterizate de grade Kelvin scară internațională termodinamic zero. Temperatura în grade Kelvin numit absolut.

În practică, se măsoară temperatura cu un termometru a cărui citiri sunt exprimate în grade Celsius. Prin urmare, temperatura absolută se calculează cu formula:

Din formula rezultă că zero grade în Kelvin este la 273.15 0 ° C sub zero grade Celsius. Atunci când moleculele de zero grade Kelvin sunt fixe și nici o mișcare termică. Când există mișcare moleculară termică Zero grade Celsius, corpul are o energie internă și capabil să-l dea la un alt organism, în cazul în care temperatura este sub acest zero. Astfel, temperatura, măsurată în Kelvin, să îndeplinească starea termică a corpului și se caracterizează prin adevărata ei.

Sarcină. Determinarea variației presiunii aerului în recipient, când temperatura a crescut la 20 la 40 0 ​​C, de ex De 2 ori. Cu toate acestea, temperatura absolută este crescută 293-313 K, sau de 1,07 ori. Răspuns corect: Creșterea presiunii este direct proporțională cu modificarea temperaturii absolute, adică, 1,07 ori.

Presiunea absolută. Presiune numit silaF. care acționează pe unitatea de suprafață a suprafeței S-a lungul la acesta normal:

În sistemul internațional de unități de forță pe unitate adoptată 1 N (newton) per unitate de suprafață de 1 m 2 și per unitate de presiune de 1 Pa (Pascal), adică

Autorizat pentru unitățile de presiune pentru uz temporar unitățile de sistem vechi QGSM sunt 1 kgf / cm2 1 m de apă. Art. 1 mm apă. st .. 1 kg / m2. Comunicarea între unitățile de presiune indicate în următoarele sisteme:

10 m de apă. Art. = 1 kgf / cm2 = 10 3 Pa, 1 mm apă. Art. = 1 kg / m 2 = 10 Pa, 1 Pa = 0,1 mm de apă. Art.

unități Pascal multiple (kilo- și Megapascal) utilizate datorită mici pascalul cantitate:

1 psi = 1000 Pa; 1 MPa = 10 6 Pa. Apoi 1MPa = 10 kgf / cm2 și 1 kgf / cm2 = 0,1 MPa.

Fig.1. Măsurarea suprapresiune și fluid (apă) manometru subpresiune presiune în formă de U și un manometru de vid

Dacă presiunea P a fluidului de lucru în interiorul vasului deasupra B. atmosferic se numește redundanță. Valoarea rizb calibre de suprapresiune măsurate și, prin urmare, sunt adesea numite gauge. Presiunea care este mai mică decât B. rvak numit vid presiune sau vid și se măsoară cu un manometru de vid. Fig. 1 rizb suprapresiune și coloane de lichid rvak subpresiune corespund vysotoyh mm.

calibre vacuum și sunt expuse la presiunea fluidului de lucru și presiunea atmosferică a aerului, adică presiunea barometrică.

În exemplul în formă de U manometru lichid (vaccumetrică) poate arăta că presiunea în exces este diferența dintre presiunea fluidului de lucru și presiunea barometrică:

și vakuumetricheskoe (vacuum) - diferența de presiune și presiunea fluidului de lucru barometric:

În primul caz, presiunea fluidului de lucru, p este suma presiunii barometrice și citirile manometrice, iar al doilea - diferența lor:

Parametrul de stare este presiunea fluidului de lucru în interiorul vasului (pipe), care se numește o presiune absolută. Pentru definiția sa folosit citirile și formulele calculate indicate mai sus.

Obiectiv: Pentru a determina cât de multe ori presiunea vaporilor crescută în cazan în cazul arderii cazanului la începutul procesului a arătat 0,5 MPa gauge și la sfârșitul procesului - 1 MPa. Presiunea barometrică în ambele cazuri, a fost de 0,1 MPa.

Decizie. Presiunea manometru a crescut de 2 ori. Răspunsul nu este corect, deoarece să nu ia pe deplin în considerare starea reală a perechii. Răspuns corect: presiunea absolută a vaporilor a variat de la 0,6 = (0,5 + 0,1) până la 1,1 = (1 +0,1) MPa și creșterea 1,83 ori. Eroarea este puțin mai mult de 9%.

Efectul presiunii asupra apa de fierbere. După cum se cunoaște punctul de fierbere al apei depinde de presiunea absolută la care apa stocată. De exemplu, la presiunea atmosferică, este egal cu 100 0 C. Cu o presiune tot mai mare, apa fierbe la o temperatură mai mare, și invers, o scădere a presiunii scade punctul de fierbere. Deci, la o presiune de 1,4 MPa (14kgs / cm2), temperatura de fierbere este de 194 0 C și la o presiune de 0,03 MPa (0,3 kgf / cm2) - 70 0 C.

Presiunea la care apa fierbe se numește presiune de saturație. Pentru a evita fierberea apei în conductele de presiune a apei în acesta trebuie să fie mai mare decât presiunea de saturație. La o temperatură de presiune a apei 150 0 C previne fierberea apei trebuie să fie mai mare de 0,5 MPa (5 kgf / cm2 și 50 m de apă. Articolul). și la 115 0 C - peste 0,17 MPa (. 1,7 kgf / cm2 și 17 m de apă) Există 0,5 MPa și 0,17 MPa presiunea de saturație la temperaturi de 150 și 115 0 C, respectiv. În formarea aburului în conductele de apă au loc ciocan, întreruperi în alimentarea cu apă, apă schimbare curge prin conductele sistemului de încălzire, poate distrugerea conductelor și a echipamentelor. Conform regulilor (p.9.3.21) pentru a preveni fierbere a presiunii apei în punctele ridicate de încălzire a apei, la o temperatură de peste 100 0 C trebuie să fie mai mare decât estimat este mai mică de 0,05 MPa (0,5 kgf / cm2 sau 5 m apă. v.).

Apa de joasă presiune fierbinte la intrarea pompei poate cauza fierberea apei în pompă și, ca urmare, întreruperile în apă precum și pierderi de aer în sistemul de încălzire. Prezența aerului se poate opri sistemul este în funcțiune. Conform regulilor (p.9.3.20) presiunea din conducta de retur trebuie să depășească presiunea statică de cel puțin 0,05 MPa (0,5 kgf / cm2 sau 5 m coloană de apă).